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(11) | EP 1 906 183 B1 |
| (12) | EUROPEAN PATENT SPECIFICATION |
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| (54) |
Method for analysis of metabolite difference between two biological samples using gas chromatography-mass spectrometry Verfahren zur Analyse von Metabolitunterschieden zwischen zwei biologischen Proben mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie Procédé et analyse de la différence métabolique entre deux prélèvements biologiques utilisant un spectromètre de masse chromatographique à gaz |
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BACKGROUND OF THE INVENTION
Field of the Invention
Description of the prior art
SUMMARY OF THE INVENTION
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 is a view comparing chromatogram results so as to compare the effects of an acid hydrolysis and an enzyme hydrolysis in a step of obtaining a fraction 3;
FIG. 2 shows results of a principal component analysis and a discriminant analysis, which are obtained by analyzing a fraction (fraction 1) acquired after extracting a urine sample with a solid phase extraction method;
FIG. 3 shows results of a principal component analysis and a discriminant analysis, which are obtained by analyzing a fraction (fraction 2) acquired with a liquid-liquid extraction method at pH 5.2 after extracting a urine sample with a solid phase extraction method;
FIG. 4 shows results of a principal component analysis and a discriminant analysis, which are obtained by analyzing a fraction (fraction 3) acquired with an organic solvent extraction after hydrolyzing a water layer remained after obtaining the fraction 2; and
FIG. 5 shows results of a principal component analysis and a discriminant analysis, which are obtained by analyzing a fraction (fraction 4) acquired with an organic solvent extraction after adjusting the fraction 3 to be pH 13 using K2CO3.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
<embodiment 1: extracting a metabolite from a biological sample with a standard extraction method and analyzing it with a chromatography analysis device>
1.1 obtaining the fraction 1
1-2. obtaining the fraction 2
1-3. obtaining the fraction 3
1-4. obtaining the fraction 4
1.5 analyzing the obtained fractions with a chromatography analysis device
<embodiment 2: converting the analysis result of the chromatography into numerical values which can be statistically processed>
<embodiment 3: statistically verifying a difference between two biological samples using the converted numerical values>
(i) extracting fraction 1 using a Strata XR solid phase extraction method, wherein the solid phase is pretreated with methanol to activate it and wherein the extraction is performed by first adsorbing metabolites and subsequently discharging them with methanol and finally derivatizing part of said discharged fraction 1 metabolites by reacting a portion of said fraction 1 with a mixture of MSTFA (N-Methyl-N-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide), NH4I (ammonium iodide) and dithiolerythritol in a ratio of 100:4:5 (vol/vol/vol) for 15 minutes at 60°C;
(ii) separating fraction 2 from the remaining underivatized fraction 1 using a liquid-liquid extraction method after buffering said fraction 1 at pH 5 to pH 5.5, wherein the liquid-liquid extraction is performed by shaking said fraction 1 with a mixture of acetic acid buffer and diethylether in a ratio of 1:5 vol/vol for 5 minutes and finally derivatizing part of said extracted fraction 2 metabolites by reacting a portion thereof with a mixture of MSTFA, NH4I and dithiolerythritol in a ratio of 100:4:5 (vol/vol/vol) for 15 minutes at 60°C;
(iii) hydrolyzing the remaining underivatized liquid phase left over after separating said fraction 2 at 55°C for 3 hours using beta-glucuronidase/arylsulfatase (Helix pomatia, RocheR, Mannheim) 100 µℓ, and separating fraction 3 from the hydrolyzed left over liquid phase using a liquid-liquid extraction method by shaking said left over for 5 minutes with diethylether and finally derivatizing part of said fraction 3 metabolites by reacting a portion thereof with a mixture of MSTFA, NH4I and dithiolerythritol in a ratio of 100:4:5 (vol/vol/vol) for 15 minutes at 60°C; and
(iv) separating fraction 4 from the remaining underivatized liquid phase left after separating said fraction 3, by using a liquid-liquid extraction method by shaking said left over liquid phase for 5 minutes with diethylether after buffering said left over liquid phase at pH 13-13.5 with K2CO3 and finally derivatizing part of said extracted fraction 4 metabolites by reacting a portion thereof with a mixture of MSTFA, NH4I and dithiolerythritol in a ratio of 100:4:5 (vol/vol/vol) for 15 minutes at 60°C; and
(v) performing chromatography on each of said derivatized fractions 1 to 4 with a gas chromatography-mass spectrometry analysis device; converting a result of said chromatography into numerical values by dividing a total chromatography performing time at 1 minute intervals and determining the highest value of areas of chromatogram peaks or the highest value of heights of chromatogram peaks exhibited during 1 minute as a representative value of each 1 minute period and analyzing the numerical values from the first biological sample group and the numerical values from the second biological sample group with principle component analysis and discriminant analysis, and thus determining whether there is a statistically significant difference between the numerical values of said two sample groups.
(i) Extrahieren von Fraktion 1 unter Verwendung eines Strata XR Festphasenextraktionsverfahrens, wobei die feste Phase mit Methanol vorbehandelt ist, um sie zu aktivieren und, wobei die Extraktion durch zuerst Adsorbieren der Metabolite und anschließend durch ihr Ablösen mit Methanol und schließlich durch Derivatisieren eines Teils der abgelösten Fraktion 1-Metabolite durch Reagierenlassen eines Teils von Fraktion 1 mit einer Mischung aus MSTFA (N-Methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoracetamid), NH4I (Ammonniumiodid) und Dithioerythritol in einem Verhältnis von 100:4:5 (Vol/Vol/Vol) für 15 min bei 60°C ausgeführt wird;
(ii) Abtrennen von Fraktion 2 aus der verbleibenden nicht-derivatisierten Fraktion 1 unter Verwendung eines Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahrens nach Puffern von Fraktion 1 bei pH 5 bis pH 5,5; wobei die Flüssig-Flüssig-Extraktion durch Schütteln von Fraktion 1 mit einer Mischung aus Essigsäurepuffer und Diethylether in einem Verhältnis von 1:5 Vol/Vol für 5 Minuten und schließlich durch Derivatisieren eines Teils der extrahierten Fraktion 2-Metabolite durch Reagierenlassen eines Teils davon mit einer Mischung aus MSTFA, NH4I und Dithioerythritol in einem Verhältnis von 100:4:5 (Vol/Vol/Vol) für 15 Minuten bei 60°C ausgeführt wird;
(iii) Hydrolysieren der verbleibenden nicht-derivatisierten flüssigen Phase, die nach Abtrennen von Fraktion 2 bei 55°C für 3 Stunden unter Verwendung von 100 µl Beta-Glucuronidase/Arylsulfatase (Helix pomatia, RocheR, Mannheim) übrigbleibt, und Abtrennen von Fraktion 3 aus der hydrolysierten übriggebliebenen flüssigen Phase unter Verwendung eines Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahrens durch Schütteln der übriggebliebenen Phase für 5 Minuten mit Diethylether und schließlich Derivatisieren eines Teils der Fraktion 3-Metabolite durch Reagierenlassen eines Teils davon mit einer Mischung aus MSTFA, NH4I und Dithioerythritol in einem Verhältnis von 100:4:5 (Vol/Vol/Vol) für 15 Minuten bei 60°C; und
(iv) Abtrennen von Fraktion 4 aus der verbleibenden nicht-derivatisierten flüssigen Phase, die nach Abtrennen von Fraktion 3 übrigbleibt, unter Verwendung eines Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahrens durch Schütteln der übriggebliebenen flüssigen Phase für 5 Minuten mit Diethylether nach Puffern der übriggebliebenen flüssigen Phase bei pH 13-13,5 mit K2CO3 und schließlich Derivatisieren eines Teils der extrahierten Fraktion 4-Metabolite durch Reagierenlassen eines Teils davon mit einer Mischung aus MSTFA, NH4I und Dithioerythritol in einem Verhältnis von 100:4:5 (Vol/Vol/Vol) für 15 Minuten bei 60°C; und
(v) Ausführen von Chromatographie an jeder der derivatisierten Fraktionen 1 bis 4 mit einer Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Analyseeinrichtung; Umrechnen eines Ergebnisses dieser Chromatographie in Zahlenwerte durch Teilen einer Chromatographie-Gesamtausführzeit in 1 Minute-Intervallen und Bestimmen des höchsten Werts der Chromatographie-Peakflächen oder des höchsten Werts der Chromatographie-Peakhöhen, die sich während 1 Minute als ein charakteristischer Wert für jeden der 1 Minute-Zeiträume ausbilden und Analysieren der Zahlenwerte aus der ersten biologischen Probengruppe und der Zahlenwerte aus der zweiten biologischen Probengruppe mit Hauptkomponentenanalyse und Diskriminanzanalyse, und dadurch Bestimmen, ob zwischen den Zahlenwerten beider Probengruppen ein statistisch signifikanter Unterschied besteht.
(i) une extraction d'une fraction 1 au moyen d'un procédé d'extraction en phase solide Strata XR, dans lequel la phase solide est prétraitée avec du méthanol afin de l'activer et dans lequel l'extraction est effectuée tout d'abord en adsorbant des métabolites et en les libérant ensuite grâce à du méthanol et enfin en formant un dérivé d'une partie desdits métabolites de fraction 1 libérés par réaction d'une partie de ladite fraction 1 avec un mélange de MSTSA (N-méthyl-N-(triméthylsilyle)-trifluoroacétamide), de NH4I (iodure d'ammonium) et de dithiolérythritol selon un rapport de 100:4:5 (vol/vol/vol) pendant 15 minutes à 60 °C ;
(ii) une séparation d'une fraction 2 à partir de la fraction 1 non dérivée restante au moyen d'un procédé d'extraction liquide-liquide après avoir tamponné ladite fraction 1 à un pH compris entre 5 et 5,5, où l'extraction liquide-liquide est effectuée en agitant ladite fraction 1 avec un mélange de tampon d'acide acétique et de diéthyléther selon un rapport de 1:5 vol/vol pendant 5 minutes et enfin en formant un dérivé d'une partie desdits métabolites de fraction 2 extraits par réaction d'une partie de ceux-ci avec un mélange de MSTSA, de NH4I et de dithiolérythritol selon un rapport de 100:4:5 (vol/vol/vol) pendant 15 minutes à 60 °C ;
(iii) une hydrolysation de la phase liquide non dérivée restant après séparation de ladite fraction 2 à 55°C pendant 3 heures en utilisant 100 µl de bêta-glucuronidase/arylsulfatase (Helix pomatia RocheR, Mannheim), et une séparation d'une fraction 3 à partir de la phase liquide restante hydrolysée au moyen d'un procédé d'extraction liquide-liquide en agitant ladite phase restante pendant 5 minutes avec du diéthyléther et enfin en formant un dérivé d'une partie desdits métabolites de fraction 3 par réaction d'une partie de ceux-ci avec un mélange de MSTSA, de NH4I et de dithiolérythritol selon un rapport de 100:4:5 (vol/vol/vol) pendant 15 minutes à 60 °C ; et
(iv) une séparation d'une fraction 4 à partir de la phase liquide non dérivée restant après séparation de ladite fraction 3, au moyen d'une méthode d'extraction liquide-liquide en agitant ladite phase liquide restante pendant 5 minutes avec du diéthyléther après avoir tamponné ladite phase liquide restante à un pH compris entre 13 et 13,5 avec du K2CO3 et enfin en formant un dérivé d'une partie desdits métabolites de fraction 4 extraits par réaction d'une partie de ceux-ci avec un mélange de MSTSA, de NH4I et de dithiolérythritol selon un rapport de 100:4:5 (vol/vol/vol) pendant 15 minutes à 60 °C ; et
(v) une réalisation d'une chromatographie sur chacune desdites fractions dérivées 1 à 4 avec un dispositif d'analyse par chromatographie gazeuse et spectrométrie de masse ; une conversion d'un résultat de ladite chromatographie en valeurs numériques par division d'une durée de réalisation de chromatographie totale en intervalles de 1 minute et par détermination de la valeur la plus élevée des surfaces des pics de chromatogramme ou de la valeur la plus élevée des hauteurs des pics de chromatogramme apparaissant au cours de 1 minute en tant que valeur représentative de chaque période de 1 minute et une analyse des valeurs numériques émanant du premier groupe d'échantillons biologiques et des valeurs numériques émanant du deuxième groupe d'échantillons biologiques par analyse de constituant principal et analyse discriminante, et de cette manière une détermination du fait qu'il existe une différence statistiquement significative entre les valeurs numériques desdits deux groupes d'échantillons.
REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION
Patent documents cited in the description
Non-patent literature cited in the description